Тепловой насос своими руками для отопления дома: схемы вода-вода, воздух-воздух, тепловые насосы из кондиционера и холодильника
Сегодня мало кто сомневается в том, что тепловой насос для отопления дома – самое эффективное средство из всех существующих. Оно же — самое дорогое и сложное в исполнении. По этой причине многие домашние умельцы взялись за самостоятельное решение данной проблемы. Но ввиду ее высокой сложности достижение положительных результатов дается весьма непросто, нужно иметь энтузиазм, терпение и вдобавок хорошо изучить теорию. Наша статья для тех, кто делает первый шаг на пути внедрения у себя дома такого альтернативного источника энергии, как тепловой насос, сделанный своими руками.
Устройство и принцип работы
Для сборки действующей модели теплового насоса не обойтись без знания теории, а точнее, принципа действия этого устройства. Хотелось бы изначально отметить, что утверждения о КПД в 300, 500 и 1000% — это миф или просто маркетинговый ход, рассчитанный на незнание рядовым пользователем законов физики. Так вот, тепловой насос – это устройство, берущее тепловую энергию в одном месте и перемещающее ее в другое с определенным КПД, не превышающим 100%. В отличие от котельных установок, он самостоятельно тепло не производит.
Примером могут служить домашние холодильники и кондиционеры, чья конструкция основана на так называемом цикле Карно, его же использует принцип работы теплового насоса для отопления или ГВС. Суть этого цикла заключается в движении вещества (рабочего тела) по замкнутой системе и меняющего свое агрегатное состояние с жидкого на газообразное и наоборот. В момент перехода выделяется или поглощается огромное количество энергии.
Чтобы пояснить на более доступном языке, перечислим основные элементы, которые включает в себя устройство теплового насоса:
- компрессор;
- теплообменник, где рабочее тело переходит в газообразное состояние (испаритель);
- теплообменник, в котором рабочее тело конденсируется (конденсатор);
- расширительный (редукционный) клапан;
- средства управления и автоматики;
- магистрали из медных трубок.
В качестве рабочего тела выступает вещество, закипающее при низких температурах – фреон. Циркулируя по трубке в виде жидкости, первым делом он попадает в испаритель. После взаимодействия с теплоносителем от внешнего источника (воздух, вода, грунт) рабочее тело испаряется и продолжает свое движение в виде газа. На этом участке давление в системе — низкое. Всю цепочку цикла отражает принципиальная схема теплового насоса:
Пройдя компрессор, фреон под давлением движется ко второму теплообменнику, где ему предстоит сконденсироваться и передать полученное тепло воде, снова приняв жидкое состояние. Далее, рабочее тело попадает в расширительный клапан, давление снова падает и оно продолжает свой путь к испарению. Цикл завершен.
Заводские теплонасосы для жилого дома способны выдавать теплоноситель с температурой 55—60 ºС, этого достаточно для обогрева помещений радиаторами либо теплыми полами. При этом вся система отопления затрачивает электроэнергию на такие цели:
- питание компрессора;
- вращение роторов циркуляционных насосов наружного и внутреннего контура;
- питание средств автоматики и контроля.
Получается, что при потрeблении 1 кВт электричества действие теплового насоса может переместить в дом до 5 кВт тепловой энергии извне, отсюда и небылицы о КПД 500%.
Тепловой насос воздух-воздух
Теоретически любая среда, имеющая температуру выше абсолютного нуля (минус 273 ºС), обладает запасом тепловой энергии. А значит, ее можно извлечь, уж тем более это нетрудно сделать при температуре окружающего воздуха минус 10—30 ºС.
Для этой цели служит тепловой насос воздух-воздух, отнимающий тепло у наружной окружающей среды и перемещающий его внутрь частного дома. Это самый доступный способ по цене оборудования и стоимости монтажа, он же – наименее эффективный. Чем крепче мороз на улице, тем меньше тепла удается получить. Принцип действия системы показан на рисунке:
Наружный блок воздушного теплового насоса внешне похож на такой же агрегат сплит-системы, только внутри у него нет компрессора. Остается лишь пластинчатый теплообменник и вентилятор, чьей задачей является повысить интенсивность процесса путем нагнетания через пластины большого количества воздуха.
Тепловой насос вода-вода
Более эффективным вариантом считается тепловой насос вода-вода. Он извлекает тепловую энергию из ближайшего водоема, если таковой есть на расстоянии до 100 м от дома. Другой, более распространенный способ – отбор тепла у грунтовых вод через скважину. По сути, скважин нужно 2: одна для выкачивания воды, другая – для ее сброса. Ниже представлены схемы тепловых насосов, действующих по такому принципу:
Здесь есть свои нюансы. Вода из скважины должна проходить очистку перед попаданием теплообменник, а трубы надо прокладывать ниже глубины промерзания грунта. Другое дело – контур на дне водоема, он заполняется незамерзающей жидкостью (пропиленгликолем), что служит посредником между водой и хладагентом.
Важно. Способность обеспечить частный дом тепловой энергией в этом случае зависит от производительности скважины и объема воды в пруде. Также существуют варианты погружения внешнего контура в проточную воду реки или канализационный септик.
Также существуют геотермальные тепловые насосы, чей принцип работы не отличается от предыдущих типов аппаратов, только тепло извлекается из грунта на глубине, где температура всегда одинакова – плюс 7 ºС. Для этого в землю закапывается горизонтальный контур из труб, занимающий большую площадь, либо в скважины глубиной 25 м опускаются геотермальные зонды. В обоих случаях в качестве теплоносителя используется антифриз.
Считается, что работа теплового насоса, добывающего тепло из грунта, — самая стабильная и эффективная. Но покупка и монтаж подобного оборудования очень дороги, а домашние мастера-умельцы редко прибегают к реализации этого варианта.
Как собрать тепловой насос в домашних условиях?
Поскольку термодинамический расчет теплового насоса представляет для большинства домашних мастеров — самодельщиков немалую сложность, приводить его здесь мы не будем. Наша задача – представить несколько действующих моделей, чтобы любой энтузиаст мог взять какую-нибудь из них за основу для создания собственного детища.
Необходимо отметить, что тепловой насос, придуманный и собранный своими руками, для подавляющего большинства рядовых пользователей останется недостижимой мечтой, если не приложить к его изготовлению массу усилий и времени.
Простейший тепловой насос из старого холодильника был описан в статье журнала «Инженер» за 2006 г. Он позиционируется, как нагреватель воздух – воздух для небольшого помещения или теплицы. Кстати, какой бы ни был мощный бытовой холодильник, на обогрев даже небольшого дома его не хватит, а вот на 1 комнатку – вполне. Решение реализуется 2 способами, причем внутренняя автоматика отключения демонтируется и все агрегаты соединяются напрямую для непрерывной работы. В первом случае старый холодильник находится в помещении, конструкция насоса показана на схеме:
Снаружи к нему прокладывается 2 воздуховода и врезается в переднюю дверку. Воздух по верхнему каналу попадает в морозилку, охлаждается и опускается к нижнему воздуховоду из-за увеличения плотности. Затем он покидает корпус холодильника, вытесняемый верхним потоком. Помещение прогревается от теплообменника, расположенного на задней стенке агрегата. По второму способу сделать своими руками тепловой насос так же просто, надо лишь встроить холодильник в наружную стену, как изображено на схеме:
Самодельный обогреватель из холодильника может функционировать до наружной температуры минус 5 ºС, не ниже.
Тепловой насос из кондиционера
Современные сплит-системы, особенно инверторного типа, успешно выполняют функции того же теплового насоса воздух – воздух. Их проблема в том, что эффективность работы падает вместе с наружной температурой, не спасает даже так называемый зимний комплект.
Домашние умельцы подошли к вопросу иначе: собрали самодельный тепловой насос из кондиционера, отбирающий теплоту проточной воды из скважины. По сути, от кондиционера тут используется только компрессор, иногда – внутренний блок, играющий роль фанкойла.
По большому счету, компрессор можно приобрести отдельно. К нему потребуется сделать теплообменник для нагрева воды (конденсатор). Медная трубка с толщиной стенки 1—1.2 мм длиной 35 м наматывается для придания формы змеевика на трубу диаметром 350—400 мм или баллон. После чего витки фиксируются перфорированным уголком, а затем вся конструкция помещается в стальную емкость с патрубками для воды.
Компрессор из сплит-системы присоединяется к нижнему вводу в конденсатор, а к верхнему подключается регулирующий клапан. Таким же образом изготавливается испаритель, для него сгодится обычная пластиковая бочка. Кстати, вместо самодельных емкостных теплообменников можно использовать заводские пластинчатые, но это обойдется недешево.
Сама по себе сборка насоса не слишком сложна, но здесь важно уметь правильно и качественно пропаивать соединения медных трубок. Также для заправки системы фреоном потребуются услуги мастера, не станете же вы специально покупать дополнительное оборудование. Дальше – этап наладки и пуска теплового насоса, который далеко не всегда проходит удачно. Возможно, придется немало повозиться, чтобы добиться результата.
Заключение
Конечно, отопление дома тепловым насосом – мечта многих домовладельцев. К сожалению, стоимость установок слишком высокая, а справиться с собственноручным изготовлением могут единицы. И то зачастую мощности хватает лишь на ГВС, об отоплении речь не идет. Если бы все было так просто, то у нас в каждом доме стоял самодельный тепловой насос, а пока что он остается недоступным широкому кругу пользователей.
Рекомендации, как можно сделать солнечный коллектор своими руками. Виды коллекторов, их устройство. Материалы для изготовления, схемы подключения....
18 01 2022 11:13:16
Из данной статьи вы узнаете о проточном электрическом водонагревателе на душ и ознакомитесь с его техническими хаpaктеристиками и особенностями. Обзор ТОП-10 моделей и какая самая лучшая, а также отзывы покупателей....
17 01 2022 13:43:16
Особенности настенных двухконтурных и одно-контурных газовых котлов Buderus Logamax. Технические хаpaктеристики, недостатки и преимущества котлов Logamax U072, U052, U042 K....
16 01 2022 12:19:55
Обзор рекуператоров воздуха для частного дома и квартиры: что это такое, принцип работы, для чего нужен? Применение, виды, преимущества и недостатки в использовании в быту. Фото и видео...
15 01 2022 1:22:59
Рассмотрим технические хаpaктеристики счетчиков на примере модели BK G4, инструкцию по эксплуатации (паспорт), принцип работы (левый, правый), срок службы и поверки, а также выясним — можно ли этот прибор остановить магнитом...
14 01 2022 0:28:58
В данной статье вы познакомитесь с газовыми котлами Будерус, узнаете их устройство, какие виды (одноконтурные и двухконтурные) и модели (u072, u044) существуют, а также найдете инструкцию и отзывы о данном приборе....
13 01 2022 0:44:55
В данной статье вы познакомитесь с настенными газовыми котлами Protherm, узнаете какие модели существуют (одноконтурные и двухконтурные, 30 и 35 кВт), а также ознакомитесь с плюсами и минусами, отзывами владельцев и актуальными ценами....
12 01 2022 7:17:29
Рекомендации, как подобрать трубы для отопления из сшитого полиэтилена и выполнить их правильный монтаж. Инструменты и способы соединения труб....
11 01 2022 11:10:56
Статья для тех, кто не знает, что лучше, ондулин или металлочерепица? А так же подробно рассмотрим все плюсы и минусы этих кровельных материалов, а так же подробный обзор альтернативных покрытий....
10 01 2022 23:16:31
Разбираем газовые котлы АОГВ-6,9;-9,3;-12,5: обзор, устройство, настройка автоматики, технические хаpaктеристики. Преимущества и недостатки, неисправности и методы их устранения....
09 01 2022 10:21:24
Как устроен твердотопливный котел Дымок известного бренда ZOTA. Технические хаpaктеристики, комплектация агрегатов. Рекомендации по монтажу и подключению....
08 01 2022 22:33:50
Отзыв о настенных газовых котлах Bosch Gaz WBN 6000-24C. Подробный обзор, технические хаpaктеристики, устройство. Отличия двухконтурного от одноконтурного газового котла....
07 01 2022 1:22:41
Подробный обзор настенных одноконтурных и двухконтурных газовых котлов Baxi: отзывы, инструкция, устройство, технические хаpaктеристики, преимущества и недостатки...
06 01 2022 22:39:44
Что же он собой представляет? Cтержневой теплый пол представляет важную систему для дополнительного обогрева жилых помещений. Основным элементом является ......
05 01 2022 9:58:50
Описание принципа работы и технических хаpaктеристик автоматических угольных котлов длительного горения....
04 01 2022 4:23:16
С помощью терморегулятора для настенного газового котла можно регулировать температурный режим в помещении....
03 01 2022 20:20:31
Из данной статьи вы узнаете о дизельном генераторе 50 кВт и ознакомитесь с техническими хаpaктеристиками электроустройств. Обзор ТОП-10 моделей и на что обратить внимание при выборе....
02 01 2022 15:16:42
В этой статье вы узнаете, как крепить ондулин на обрешетку с помощью гвоздей, как правильно прибивать ондулин к крыше и почему саморезы не подходят для крепления листов к крыше. Поговорим о том, сколько гвоздей нужно на лист ондулина и рассчитаем количество листов....
01 01 2022 21:30:53
В этой статье мы поговорим о фасадной краске Церезит для наружных работ, а именно о ее достоинствах и недостатках, видах, цветах, технических хаpaктеристиках Ceresit и многом другом....
31 12 2021 11:32:55
В этой статье мы поговорим о японских фасадных панелях для наружной отделки дома, их видах (нитиха, м фасад и т.д.), технологии монтажа стеновых плит для фасада из Японии и многом другом....
30 12 2021 0:39:39
Как правильно выбрать фильтр для воды, система фильтров для очистки воды, фильтр очистки воды проточный, фильтр грубой очистки на воду ......
29 12 2021 10:19:36
Почему и в каких случаях следует выбирать биметаллические радиаторы отопления. Описание их конструкции и существующих видов. Некоторые рекомендации по выбору изделий....
28 12 2021 14:45:22
Из данной статьи вы узнаете о печах для бани и сауны на дровах и ознакомитесь с их техническими хаpaктеристиками и на что обратить внимание при выборе устройства. ТОП-10 моделей и отзывы покупателей....
27 12 2021 1:44:36
О том, как проводится подключение узо к однофазной сети с заземлением. Какие правила сопровождают включение и каким инструкциям нужно следовать, выполняя монтажные работы.Приведены тематические фото и видеоматериалы....
26 12 2021 13:48:45
Что такое вакуумные радиаторы отопления, их устройство и принцип действия. Физика процесса теплопередачи в вакуумных батареях, развенчание мифов об экономии и эффективности....
25 12 2021 1:10:57
Рекомендации, каким образом и где обнаружить воздушную пробку и как выпустить воздух из батареи. Выполнение работ при наличии крана Маевского и без него....
24 12 2021 23:25:19
В этой статье мы поговорим о краске акриловой фасадной для наружных работ, ее технических хаpaктеристиках, видах и ГОСТу, расходу краски для фасада при нанесении на 1м2, а также особенности белой смеси alpina и caparol....
23 12 2021 20:23:53
В данной статье вы узнаете, что из себя представляет газовый котел Ferroli Domiproject F24 D, мы предоставим вам его технические хаpaктеристики, устройство и инструкцию по эксплуатации....
22 12 2021 23:36:27
Насколько выгодно устанавливать счетчик на отопление в квартире. Как выбрать прибор для индивидуального учета тепловой энергии. Рекомендации по установке теплосчетчика....
21 12 2021 10:13:42
Перечень известных брендов, под которыми продаются твердотопливные котлы белорусского производства. Описание конструкции, принципа работы и технических хаpaктеристик....
20 12 2021 6:20:30
Общие рекомендации, с помощью которых можно подобрать электрические котлы для дачи. Подробное рассмотрение факторов, влияющих на выбор котла. Описание видов электроустановок, применимых для обогрева дачного домика....
19 12 2021 17:31:14
Как правильно выполнить подготовительные работы к заливке и какую выдержать толщину стяжки теплого пола. Рекомендации по устройству деформационных швов....
18 12 2021 14:35:37
Как подобрать проект и сложить печь для бани из кирпича своими руками. Виды печей, схемы и порядовки. Инструкция по подготовке и ведению кладочных работ....
17 12 2021 16:36:20
Пиролизные котлы работают по одному принципу, при этом схема и устройство различных отопительных установок может отличаться друг от друга....
16 12 2021 10:53:53
Подробное описание газовых колонок Балтгаз Комфорт 11,13,15: инструкция, технические хаpaктеристики. Отзывы покупателей и цены. Проблемы, неисправности и ремонт....
15 12 2021 21:50:59
Замена старых радиаторов на новые своими руками. Установка радиаторов отопления, что для этого необходимо. Демонтаж старого чугунного радиатора отопления...
14 12 2021 12:25:39
Обзор напольных газовых котлов Борино. Технические хаpaктеристики, устройство, автоматика Сигнал, САБК, Eurosit. Модели: АОГВ, АКГВ, ИШМА. Неисправности и способы их устранения....
13 12 2021 14:28:22
В этой статье вы узнаете, какие существуют материалы для теплоизоляции стен изнутри, как их правильно выбрать и рассчитать оптимальную толщину утеплителя....
12 12 2021 9:51:29
Рассмотрим основные виды терморегуляторов для радиатора, технические хаpaктеристики, принцип работы и разберемся: какой из них лучше выбрать для наших условий.....
11 12 2021 6:39:13
Почему данный вид кранов называют шаровыми. Виды шаровых кранов, их отличия и технические хаpaктеристики. Материал изготовления шаровых кранов. Область их применения и основные производители....
10 12 2021 4:12:23
Подробный обзор печи Голландка. Устройство и особенность печей Голландка. Порядовка, схема, кладка своими руками. Материал для сборки. Преимущества и недостатки....
09 12 2021 6:58:32
Ортофосфорная кислота и ее применение от ржавчины: для автомобиля, сантехники, инструмента. Использование кислоты: нанесение на поверхность или погружение в нее предмета. Фото и видео инструкция....
08 12 2021 10:37:46
В данной статье мы предоставим вам схему подключения двухконтурного газового котла к системе отопления в частном доме, расскажем вам как установить бойлер и коаксиальную трубу....
07 12 2021 8:51:48
В этой статье мы поговорим о видах фасадных панелей для облицовки фасада дома, а именно о фасадных панелях Wandstein, терpaкотовых под штукатурку, Ю пласте стоун-хаус и Доломите, а также о панелях с каменной (мраморной) крошкой....
06 12 2021 21:10:43
Какими способами организуются энергосберегающие системы отопления частных домов. Средства экономичной генерации тепла и автоматического управления обогревом....
05 12 2021 16:45:20
Рекомендации для выбора твердотопливного котла для отопления частного дома: устройство, подробное описание работы, фото и мнение экспертов....
04 12 2021 14:34:44
Полный обзор газового котла Протерм Гепард 23 MTV и 23 MOV. Технические хаpaктеристики модели, цена, отзывы владельцев. Инструкция, запчасти, недостатки и неисправности....
03 12 2021 4:32:30
Область применения фольгированного изолона. Технические хаpaктеристики и особенности утеплителя. Разновидности фольгированного изолона. Преимущества и недостатки...
02 12 2021 15:46:49
Подробное описание печей длительного горения. Устройство и принцип работы газогенераторных печей. Печи Булерьян для дома и гаража. Делаем дымоход для печи......
01 12 2021 18:42:22
В данной статье вы узнаете каких размеров и какой вес у полуторного облицовочного кирпича, расскажем вам о основных производителях, а так же узнаете о его достоинствах и недостатках....
30 11 2021 3:24:30
Еще:
Оборудование -1 :: Оборудование -2 :: Оборудование -3 :: Оборудование -4 :: Оборудование -5 ::
